本文介紹一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾控制器。該窗簾控制器采用89c2051單片機的最小系統(tǒng)設計，控制一個220v的可逆、變速電動機控制窗簾的拉開和關閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進行遠程手動開、手動關和手動停控制；可以執(zhí)行事先輸入的開啟時間和關閉時間進行時間控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實現(xiàn)環(huán)境亮度光控。三種工作方式可以方便地進行選擇，當選擇時間控制的方案時，數(shù)碼管還能顯示當時小時和分鐘時間，不過時間數(shù)據(jù)只能順序顯示，顯示一遍后，略等片刻再顯示下一遍時間。另外、電機拉動窗簾的工作的時間長度，電機工作的時候是否有鳴響提示，以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進行設置。

窗簾控制器原理圖：

　　紅外遙控窗簾控制器電路原理圖如圖1所示。

圖1

二、工作原理解說：

　　電路分為8個部分，分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲存部分、光控電路測光部分、電機控制執(zhí)行部分、單片機主控器件部分。

　　電源部分通過外接插座輸入交流12v或者直流13-14v電壓，交流電經(jīng)過整流濾波后，輸出電壓為12v的vdd，為控制繼電器提供工作電壓。同時經(jīng)過3端集成穩(wěn)壓器ic2穩(wěn)壓后輸出5v電壓vbb,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源，5v電源經(jīng)過二極管d4、限流電阻r18后，為單片機提供vcc電壓，e1是直流供電電源，電壓為3v～3.6v,在本電路中為了節(jié)省成本，使用兩節(jié)5號普通電池，c6和c7是單片機電源濾波電容。平時交流電正常的情況下，5v電源為單片機供電的同時，也為電池浮充電，大大延長了電池的使用壽命，當交流電停電的時候，電池僅為單片機供電，單片機在掉電狀態(tài)下維持時鐘的正常走時，vbb供電被d4隔斷。在控制器設置成手動控制時，單片機除執(zhí)行任務外，均處于睡眠狀態(tài)，遙控器信號的到來，單片機從睡眠中喚醒，恢復正常工作，所以手動狀態(tài)下當交流停電時，電池的耗電電流更小。

　　顯示電路使用一個0.56英寸的共陽高亮度數(shù)碼管，限流電阻取用1—1.5k.

　　鳴響電路由單片機的p1.0兼用，除驅(qū)動數(shù)碼管的數(shù)點之外，兼用音頻信號輸出，音頻信號通過r20、c10輸入到三極管v6的基極上，三極管驅(qū)動發(fā)聲器發(fā)聲。二極管d3用來提供c10的放電回路，保證交流信號的正常耦合。發(fā)聲器發(fā)出的聲音有單片機軟件來實現(xiàn)和控制，不同的情況下發(fā)出不同音調(diào)、不同時間長度的鳴響來，也可以編制樂音聲音發(fā)聲。

　　紅外線接收電路使用一個集成紅外接收器，型號是hs3008，靜態(tài)時輸出端輸出高電平，當接收到紅外信號后，按紅外信號的數(shù)據(jù)波形輸出負脈沖數(shù)據(jù)信號。紅外信號輸出到單片機的p3.2 ，該口對應的第二功能是外部中斷0  (int0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號到來，p3.2被拉低，單片機中止當前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號。開啟中斷功能的目的，既減輕了單片機的工作負擔，又保證接收到的紅外信號的完整性，同時在手動工作狀態(tài)下，單片機進入睡眠后，利用外部中斷功能完成對單片機的喚醒。

　　光控電路有gm1、c5、v3組成，利用了單片機的p3.4和p3.5完成對環(huán)境亮度的測試工作。gm1可以使用光敏電阻或者光敏二極管，本電路中使用光敏二極管。c3和gm1組成rc充放電回路，p3.4處于高電平的時候，p3.4的高電壓用過gm1的正向電阻向c3充電，當p3.4被單片機拉低后，c3通過光敏元件放電，光敏二極管工作在反向電壓狀態(tài)下，此時環(huán)境亮度決定了光敏二極管的光阻值，光阻值大，c3放電速度慢，反之放電速度快。適當控制p3.4的拉低脈沖寬度，使得c3放電工作在線性比較好的一個工作段上。p3.5用來檢測c3在p3.4拉低期間放電的電壓狀態(tài)，當c3電壓下降到1/2vcc以下后，p3.5測得數(shù)據(jù)“0”，反之測得數(shù)據(jù)“1”，為了減小p3.5對c3充放電的影響，c3充放電電壓通過三極管v3組成的射極輸出器連接到p3.5上，射極輸出器的高輸入阻抗減小了p3.5對rc充放電電路的影響。

　　電機執(zhí)行部分完全受單片機的控制，通過單片機的p3.0和p3.1完成。單片機復位狀態(tài)下p3.0和p3.1輸出高電平，三極管v1、v2，v4、v5截止，兩個繼電器j1、j2釋放狀態(tài)，方向可逆的電動機因無電源供電而停止。當p3.0或者p3.1其中有一個被拉低后，兩個繼電器便會有一個導通，例如p3.0拉低后v1導通、v4導通，j1吸合，電機得電轉(zhuǎn)動，當只有p3.1拉低后，電機則反方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了窗簾的拉開和關閉。

　　兩個繼電器的工作狀態(tài)受單片機控制，在同一個時間內(nèi)兩個繼電器僅能有一個吸合。即便是在電機工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動按鍵，單片機也是先釋放當前工作的繼電器，并延時一段時間后再吸合另外一個繼電器，防止了電機正反工作線圈同時通電的冒險。

　　單片機是本電路中的器件，擔負整個電路的管理。電路中使用p1口的8個i/o口分別驅(qū)動數(shù)碼管的7個筆劃和數(shù)點。這樣做的目的是at89c2051用于本電路中，其i/o口比較富裕，這樣的驅(qū)動顯示節(jié)省一個顯示驅(qū)動電路，同時顯示的數(shù)字和字符完全通過軟件編寫的，可以編寫更多的字符。所以數(shù)碼管除顯示0～9數(shù)字外，還可以顯示軟件編輯的任意字符，數(shù)點用來指示工作狀態(tài)和不同的設置狀態(tài)。單片機的復位腳使用c1、r14組成上電復位電路，k1是手動復位按鍵，實踐中得知本復位按鍵用到的時候很少。

　　數(shù)點控制腳兼用鳴響信號輸出端，輸出的音頻信號通過r20、c10輸入到v6的基極，放大后推動發(fā)聲器y1發(fā)聲。d3是c10的泄放電阻，保證交變信號的正常耦合。單片機的p3.3和p3.7口作為iic儲存器的總線，本電路使用at24c02完成對設置狀態(tài)和設置數(shù)據(jù)的儲存。

　　本電路中的硬件比較簡單，其功能的實現(xiàn)主要由軟件完成。軟件的設計思路通過框圖形式說明如下,框圖見附圖2。

三、遙控器按鍵功能：

　　遙控器面板示意圖如圖3所示。結(jié)合上面的軟件流程說明按鍵功能的意義：紅外遙控按鍵的功能分為三部分，直接操作部分—窗簾電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止操作。設置部分—輸入定時打開窗簾的時間；定時關閉窗簾的時間；輸入當時的時間；開關整點報時功能；開關電機工作的時候聲音提示功能；設置電機運行的時間長度；選擇定時、光控、手動控制的方式；查詢現(xiàn)在預設工作狀態(tài)和預設定時時間以及光控級別等。第三部分是系統(tǒng)復位，不論在任何的工作狀態(tài)下，總復位操作能將窗簾控制器恢復到開始狀態(tài)下。

　　工作方式的選擇是選擇時控、光控和僅僅手動控制方式之一，在時控和光控狀態(tài)下，手動控制仍然有效，在手動狀態(tài)下僅能手動遙控操作。手動狀態(tài)下的單片機非工作期間進入睡眠狀態(tài)。

　　電機工作時間長度設置，是根據(jù)用戶窗簾的長度不同，設置對應的電機運行時間，保證在時控和光控狀態(tài)下窗簾拉開或者關閉到位。

　　測試環(huán)境亮度是根據(jù)不同用戶窗簾安裝位置處的環(huán)境亮度不同，以及用戶光控拉開和光控關閉窗簾的環(huán)境亮度的要求不同，讓用戶自行選擇環(huán)境亮度。

　　聲音開關是開啟或者關閉電機在運行的時候，鳴響器是否配合運行發(fā)出一種“嘀—嘀—嘀—嘀—”的斷續(xù)提示音，以便用戶聽覺感知窗簾的工作。

　　當工作在時控和光控狀態(tài)下，并進行當時時間校正以后，內(nèi)部的時鐘開始走時，而且時間數(shù)據(jù)在一個數(shù)碼管上，按時分方法順序顯示當時時間的小時和分鐘，顯示一遍之后，停止1秒鐘，以便區(qū)分一個完整的時間顯示完畢。在此時如果開啟整點報時功能，一旦時鐘到達整點，鳴響器發(fā)出聲音報時，長聲音表示10個點，短促聲音表示一個點。

AT89C2051

　　AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含2k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C2051單片機在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應用。